(57)【要約】【課題】    複数回の露光工程を必要とする多層膜からなる位相シフトマスクにおいて電子ビームのスキャン跡が欠陥として残らないフォトマスク用アライメントマークを有するフォトマスクおよびその製造方法を提供する。【解決手段】    フォトマスク用アライメントマークを用いてハーフトーン膜にパターニングされたアライメント用溝部を電子ビームによりスキャンした後、スキャン跡を除去するように電子ビーム露光を用いて遮光膜をパターニングすることにより位相シフトマスクを形成する。【選択図】  図２
2006047564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１のパターンを有するハーフトーン膜と、第２のパターンを有する遮光膜と、が積層されたフォトマスクであって、
前記遮光膜の前記第２のパターンを形成するためのアライメントマークを備え、
前記アライメントマークは、前記遮光膜を選択的に除去することにより露出された前記ハーフトーン膜のうちの一部を選択的に除去することにより設けられたアライメントパターンを有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項２】
基板上に、第１のパターンを有するハーフトーン膜と、第２のパターンを有する遮光膜と、が積層されたフォトマスクであって、
前記遮光膜の前記第２のパターンを形成するためのアライメントマークを備え、
前記アライメントマークは、前記遮光膜を選択的に除去することにより形成された第１のアライメントパターンと、前記第１のアライメントパターンの内部に露出された前記ハーフトーン膜のうちの一部を選択的に除去することにより形成された第２のアライメントパターンと、を有することを特徴とするフォトマスク。
【請求項３】
前記第１のアライメントパターンは、前記ハーフトーン膜に前記第２のアライメントパターンを形成するために電子ビームを走査する範囲を包含することを特徴とする請求項２記載のフォトマスク。
【請求項４】
基板上に、第１のパターンを有するハーフトーン膜と、第２のパターンを有する遮光膜と、が積層されたフォトマスクの製造方法であって、
前記基板上に積層された前記ハーフトーン膜及び前記遮光膜の上に、前記第１のパターン及びアライメントパターンに対応する開口を有するマスクを形成し、前記開口を介して前記遮光膜及び前記ハーフトーン膜を除去する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記遮光膜の上にレジスト層を形成する工程と、
前記アライメントパターンを参照して位置に関する情報を取得後、前記レジスト層の前記第２のパターンに対応する領域と前記アライメントパターンを包含する領域とを露光する工程と、
を備えたことを特徴とするフォトマスクの製造方法。
【請求項５】
前記アライメントパターンを包含する領域は、前記アライメントパターンを参照して位置に関する情報を取得する際に露光される前記アライメントパターンの周囲の領域を含むことを特徴とする請求項４記載のフォトマスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に、基板上にパタン形状を転写するリソグラフィプロセスに用いられるフォトマスク及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体プロセスの微細化に伴い、ウエハプロセスの露光工程では露光機の露光波長の短波長化とともに位相シフトマスクを用いた解像度向上技術が必要となっている。位相シフトマスクには、代表的な例としてハーフトーンマスクやレベンソンマスクやクロムレスマスクなどが挙げられるがそのほとんどはマスクのパターンを形成するときに通常のマスクを作成する場合のほぼ複数倍の工程を要する。これは各層のパターンを別々に形成するためであり、そのため各層パターンのアライメントがずれて、パターン本来のパフォーマンスが出ないこともある。プロセスの微細化が進むに連れて、このアライメントのずれを少なくする必要があり、例えばハーフトーンパターンとクロムパターンで形成されるトライトーンマスクの場合、ハーフトーンパターンとクロムパターンのアライメントずれを最小限に抑えることが必要である。トライトーンマスクを作成する場合、メインパターンの周辺部のアライメントマークを用いてハーフトーンパターンとクロムパターンのアライメントが行われている。
【０００３】
以下、従来のフォトマスク用アライメントマーク及びフォトマスク製造方法について説明する。図４及び図５は微細パターンを形成する際に用いられる解像度向上技術のうちのハーフトーンマスク及びトライトーンマスクのマスク構造とその光強度を示したものである。
【０００４】
図４は、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの構造とその光強度を表している。すなわち、図４（ａ）は、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの平面構造を例示する模式図であり、図４（ｂ）は、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの断面構造を例示する模式図であり、図４（ｃ）は、従来のハーフトーン型位相シフトマスクの光強度を表すグラフ図である。
【０００５】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に表したように、合成石英ガラス７と、中心部がパターニングによって削られている、MoSiなどで成膜されるハーフトーン膜６とで構成されている。
【０００６】
ハーフトーンマスクは、ハーフトーン膜６を通過する光の位相が反転するため、ガラス７を通過する光強度のプロファイルが急峻になることを利用して、解像度を向上させている。しかし、図４（ｃ）に表したように、透過率５％の曲線が急峻になった光強度分布を示している。また、ハーフトーン膜の透過率を上げて透過光量を増やすことにより解像度の更なる向上を図る構造が考えられた。しかしながらハーフトーン膜の透過率を上げると透過光量が多くなりすぎてサイドローブ９と呼ばれる望ましくない光の分布を生じ、所望のパターンの形成が困難となる。透過率２０％の曲線は大きなサイドローブ９を示している。
【０００７】
このサイドローブを抑制する構造がトライトーンマスクである。
【０００８】
図５は、従来のトライトーンマスク型位相シフトマスクの構造とその光強度を表している。すなわち、図５（ａ）は、従来のトライトーンマスク型位相シフトマスクの平面構造を例示する模式図であり、図５（ｂ）は、従来のトライトーンマスク型位相シフトマスクの断面構造を例示する模式図であり、図５（ｃ）は、従来のトライトーンマスク型位相シフトマスクの光強度を表すグラフ図である。
【０００９】
図５（ａ）及び図５（ｂ）に表したように、合成石英ガラス７と、中心部がパターニングによって削られている、MoSiなどで成膜されるハーフトーン膜６と、その上に設けられている遮光膜８とで構成されている。
【００１０】
図５（ｃ）に表したように、トライトーンマスクはハーフトーンマスクにさらにCrなどの遮光膜８を付加した構造となっており、この遮光膜８によって、サイドローブ９の発生を抑制し、高い透過率のハーフトーン膜６を採用することが可能となる。
【００１１】
図６は、従来のフォトマスク用アライメントマークの配置されたフォトマスクの平面構造を例示する模式図である。同図に表したように、マスク内の上側の内周に沿って、フォトマスク用アライメントマーク１０が複数配置されていて、マスクの内周に沿ってステッパー用アライメントマーク２が配置されている。また、マスクの中心部にはステッパー露光領域３０が設けられている。ステッパー露光領域３０には、複数のメインパターン５０が縦横に均等に配置されていて、それぞれのメインパターン５０はスクライブライン４０によって仕切られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
以上述べたような解像度向上とサイドローブ抑制を両立させる構造として多層膜上に別々のパターンを形成するトライトーンマスクにおいては  各層のパターンの相対的位置が精度よく保たれる必要がある。このためフォトマスク用アライメントマークが必要である。
【００１３】
しかしながら従来のフォトマスクアライメントマーク構造を持つフォトマスク製造方法では電子ビームによるアライメントマークのスキャン跡が欠陥としてパターニングされるという問題があった。
【００１４】
図７は、従来のフォトマスクの、アライメントマーク周辺の構造を拡大して例示する模式図である。電子ビームはフォトマスクのスッテパー露光領域３外に配置されたフォトマスク用アライメントマーク１１上をスキャンされる。
【００１５】
図７（ａ）は、従来のフォトマスクの、アライメントマーク周辺の平面構造を拡大して例示する模式図である。矩形の石英ガラス７０が形成され、その上にパターニングされたＭｏＳｉなどのハーフトーン膜６０が形成されている。ハーフトーン膜６０は、フォトマスク用アライメントマークの領域がエッチング除去されていて、溝になっている。ハーフトーン膜６０の上には、パターニングされたＣｒなどの遮光膜８０が形成される。
【００１６】
図７（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ’線の断面構造を例示する模式図である。同図に表したように、石英ガラス７０上に、アライメントマークの領域がエッチング除去されているハーフトーン膜６０と遮光膜８０とが積層されている。ハーフトーン膜６０及び遮光膜８０の、エッチング除去されている幅Ｗｂは、アライメントマークの本来の幅と等しい。
【００１７】
図７（ｃ）は、図７（ａ）のＣ−Ｃ’線の断面構造を例示する模式図である。図からわかるように、石英ガラス７０上に、アライメントマークの領域がエッチング除去されているハーフトーン膜６０と遮光膜８０とが積層されている。ハーフトーン膜６０及び遮光膜８０の、エッチング除去されている幅Ｗｃは、アライメントマークの本来の幅よりも大幅に広くなっている。
【００１８】
電子ビームによるアライメントマークのスキャンは、レジストが塗布された状態で行われ、その後現像・エッチングのプロセスを行う。もし電子ビームスキャン跡が全くレジストに残らないならばエッチング後も図７（ａ）の断面ＢＢ’を示す図７（ｂ）のように所望の断面が保存される。
【００１９】
しかし電子ビームのスキャン跡がレジストに残されると図７（ａ）図のごとくアライメントマークパターンが乱れる。図７（ａ）図の断面ＣＣ’を示す図７（ｃ）図はエッチング後アラインメント溝幅が広がった一例を示している。このようなスキャン跡を残すアライメントマークパターンでは、多層膜を用いるために複数回の露光工程が必要なマスク製造の場合各層パターン間の相対位置精度を保つのが困難となる。
【００２０】
トライトーンなど多層膜マスクであることを利用してフォトマスクアライメントのためのスキャン跡が残る遮光膜のような上層膜欠陥領域を選択的に取り除くように上層膜パターニングを電子ビーム露光用いて行う。この結果ハーフトーン膜のようなより下層の膜に設けられたアライメント用溝状パターンを電子ビームスキャン跡によるパターン変形を生じることなく保存することができる。
【００２１】
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、フォトマスクのパターンの製造工程においてトライトーンマスクなど多層膜を用いて複数回の露光工程を必要とする場合、電子ビームのスキャン跡が欠陥として残らないことを特徴とするフォトマスク用アライメントマークとそのアライメントマークを用いたフォトマスク製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明の一態様によれば、基板上に、第１のパターンを有するハーフトーン膜と、第２のパターンを有する遮光膜と、が積層されたフォトマスクであって、
前記遮光膜の前記第２のパターンを形成するためのアライメントマークを備え、
前記アライメントマークは、前記遮光膜を選択的に除去することにより露出された前記ハーフトーン膜のうちの一部を選択的に除去することにより設けられたアライメントパターンを有することを特徴とするフォトマスクが提供される。
【００２３】
また、本発明の他の一態様によれば、基板上に、第１のパターンを有するハーフトーン膜と、第２のパターンを有する遮光膜と、が積層されたフォトマスクであって、
前記遮光膜の前記第２のパターンを形成するためのアライメントマークを備え、
前記アライメントマークは、前記遮光膜を選択的に除去することにより形成された第１のアライメントパターンと、前記第１のアライメントパターンの内部に露出された前記ハーフトーン膜のうちの一部を選択的に除去することにより形成された第２のアライメントパターンと、を有することを特徴とするフォトマスクが提供される。
【００２４】
ここで、前記第１のアライメントパターンは、前記ハーフトーン膜に前記第２のアライメントパターンを形成するために電子ビームを走査する範囲を包含するものとすることができる。
【００２５】
一方、本発明の他の一態様によれば、基板上に、第１のパターンを有するハーフトーン膜と、第２のパターンを有する遮光膜と、が積層されたフォトマスクの製造方法であって、
前記基板上に積層された前記ハーフトーン膜及び前記遮光膜の上に、前記第１のパターン及びアライメントパターンに対応する開口を有するマスクを形成し、前記開口を介して前記遮光膜及び前記ハーフトーン膜を除去する工程と、
前記マスクを除去する工程と、
前記遮光膜の上にレジスト層を形成する工程と、
前記アライメントパターンを参照して位置に関する情報を取得後、前記レジスト層の前記第２のパターンに対応する領域と前記アライメントパターンを包含する領域とを露光する工程と、
を備えたことを特徴とするフォトマスクの製造方法が提供される。
【００２６】
ここで、前記アライメントパターンを包含する領域は、前記アライメントパターンを参照して位置に関する情報を取得する際に露光される前記アライメントパターンの周囲の領域を含むものとすることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、フォトマスク用アライメントマークを用いてハーフトーン膜にパターニングされたアライメント用溝部を電子ビームによりスキャンした後、スキャン跡を除去するように電子ビーム露光を用いて遮光膜をパターニングすることにより位相シフトマスクを形成するを形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の実施の形態にかかる半導体装置の平面構造を例示する模式図である。すなわち、本発明の実施の形態にかかる、フォトマスク用アライメントマークの配置されたフォトマスクの平面構造を示す。同図に表したように、
マスク１０内の四隅には、フォトマスク用アライメントマーク１が四つ配置されていて、マスク１０の内周に沿ってステッパー用アライメントマーク２が配置されている。また、マスク１０の中心部にはステッパー露光領域３が設けられている。ステッパー露光領域３には、複数のメインパターン５が縦横に均等に配置されていて、それぞれのメインパターン５はスクライブライン４によって仕切られている。スクライブライン４上の、それぞれのメインパターン５の外側の四角には、フォトマスク用アライメントマーク１が配置されている。
【００３０】
図２は、本発明の実施の形態にかかるフォトマスク用アライメントマークの周辺部を拡大して例示する模式図である。図２（ａ）は、フォトマスク用アライメントマークの周辺部の平面構造を拡大して例示する模式図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ’線の断面構造を例示する模式図である。同図に表したように、スクライブライン４の上に、矩形のガラス７が形成され、その上にパターニングされたＭｏＳｉなどのハーフトーン膜６が形成されている。ハーフトーン膜６は、フォトマスク用アライメントマークの領域がエッチング除去されていて、溝になっている。ハーフトーン膜６の上には、パターニングされたＣｒなどの遮光膜８が形成される。
【００３１】
マスクの断面構造はメインパターン７部分とマスクアライメントマーク１部分で基本的には同一である。
【００３２】
しかしパターニングされたハーフトーン膜６に対して精度よく遮光膜８をパターンを形成するため、フォトマスク用アライメントマーク１の溝状パターン（図２（ａ）に示す十字型マーク）を電子ビームでスキャンすると、付近のレジスト上にスキャン跡が残り遮光膜パターンにもスキャン跡が残ることは前述した。
【００３３】
本発明の実施の形態にかかるフォトマスクでは、この現象を避けるために、遮光膜８へ電子ビーム露光時に、アライメント用溝状パターンより開口を広くし、前述したスキャン跡が残る遮光膜領域を取り去ってある。  
その結果、所望の位置精度を持つ多層マスクが実現する。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態にかかるフォトマスクの製造方法について説明する。  
図３は、本発明の実施の形態にかかるフォトマスクの製造方法を表す工程断面図である。図３（ａ）に表すように、まず、ガラス基板７上にＭｏＳｉなどのハーフトーン膜６およびＣｒなどの遮光膜８を積層する。
【００３５】
次に、図３（ｂ）に表すように、遮光膜８の上にフォトレジスト９を塗布し、電子ビーム露光１１を行う。  
続いて、図３（ｃ）及び（ｄ）に表すように、現像、遮光膜８のドライエッチング、ハーフトーン膜６のエッチングを順次行う。
【００３６】
さらに続いて、図３（ｅ）及び（ｆ）に表すように、再度フォトレジストを塗布し、電子ビームによるアライメントマークスキャンによるアライメント、電子ビーム露光（アライメントマークスキャン領域付近のレジストを除去するパターン）を行う。  
そして、図３（ｇ）及び（ｈ）に表すように、現像後、遮光膜８をドライエッチングする。
【００３７】
このようにして、欠陥のないフォトマスク用アライメントマークを有し、かつサイドローブ抑制用の遮光膜がハーフトーン膜に対して望ましい位置精度を保ったメインパターンを有した位相シフトマスクが形成されることは明らかである。
【００３８】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。  
しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。例えば、本発明の製造方法を使用して製造した半導体装置を構成する要素について当業者が設計変更を加えたものであっても、本発明の要旨を備えたものであれば、本発明の範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態にかかる半導体装置の平面構造を例示する模式図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるフォトマスク用アライメントマークの周辺部を拡大して例示する模式図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるフォトマスクの製造方法を表す工程断面図である。
【図４】従来のハーフトーン型位相シフトマスクの構造とその光強度を表している。
【図５】従来のトライトーンマスク型位相シフトマスクの構造とその光強度を表している。
【図６】従来のフォトマスク用アライメントマークの配置されたフォトマスクの平面構造を例示する模式図である。
【図７】従来のフォトマスクの、アライメントマーク周辺の構造を拡大して例示する模式図である。
【符号の説明】
【００４０】
１ マスクアライメントマーク
２ ステッパー用アライメントマーク
３ スッテパー露光領域
４ スクライブライン
５ メインパターン
６ ハーフトーン膜
７ 石英ガラス
８ 遮光膜
９ サイドローブ
１０ マスク
１１ フォトマスク用アライメントマーク
１２ 電子ビーム
１３ スキャンの軌跡
２０ ステッパー用アライメントマーク
３０ ステッパー露光領域
４０ スクライブライン
５０ メインパターン
６０ ハーフトーン膜
７０ 石英ガラス
８０ 遮光膜
【図１】
2006047564.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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